专利名称：接触网避雷器性能在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力检测技术领域，特别是涉及一种接触网避雷器性能在线监测系统。
背景技术：
雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间发生激烈的放电。在任何给定时刻，世界上都有1800场雷雨正在发生，每秒大约有100次雷击，电气化铁路发展到南方平原开阔地带的雷电活动强烈地区，因为雷电事件，给铁路客运系统造成了多起安全故障2011年 7 月 23 日 “723”甬温线特大事故，动车遭到雷击后失去动力停车，造成追尾。此次事故共造成六节车厢脱轨，造成多人伤亡。2011年 7 月 23 日“723”甬温线特大事故发生前数小时，厦门开往杭州的D3212次动车同样遭遇雷击，导致列车停驶，但无人伤亡。2011年 7 月 3 日京沪高铁曲阜、滕州、枣庄区段供电线路遭雷击，造成接触网故障，北京开往上海方向的G151次等12趟列车不同程度延误。2009 年 8 月 22 日上海开往杭州的D 5673次动车，晚点I小时36分后发车，途中又停车近半小时，次日广东东莞发生类似事故。原因疑为接触网遭雷击出现断裂。2007 年 7 月 10 日上海开往南京的D 406次动车被雷电击中，电弓受损导致列车停驶，晚点70分钟。2OO6 年 8 月 3 日京广线汉口至黄陂横店段，因供电设施遭到雷击，中断一个多小时。20余趟南下客车晚点，最长达5小时。2005 年 5 月 2 日铁路电网在广东韶关遭到雷击，造成京广线南段20多公里电网全线断电100分钟，至少10列火车瘫痪在铁路上。而欧洲中部地区每100公里接触网在I年时间内可能遭受I次雷击。基于这一很低的雷击概率数据，德国铁路接触网一般只在他们认为雷电较多的地段使用避雷器。出于经济与防护效益比较，他们在其它雷电较少的区段，一般都不考虑设置防雷装置。而日本的地理条件和气象条件与德国完全不同，因而对电气化铁路接触网的防雷保护也截然不同。日本根据雷击频度及线路重要程度，将防雷等级划分为A、B、C三级区域。A级区域雷害严重且线路重要，全线接触网都架设避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处、架空避雷线接地线终端等重要部位设置避雷器。B级区域雷害较重且线路重要，对部分特别地段的接触网架设避雷线，同时在与A级区域相同的重要部位设置避雷器。对于C级区域，一般只在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处等重要部位设置避雷器。对于雷电的形成来说，我国很多地区(比如西南地区、东南沿海地区)有类似于日本的地理和气象条件，但是，我国高铁接触网却没有吸取日本高铁的防雷经验，反而机械地学习雷害极少的德国，所以就造成了京沪高铁开通十多天，就因为雷电的影响和供电故障，而出现停车晚点的多起事故。根据铁路中长期发展规划“十一五”期间建成7000公里高速客运专线，到2020年左右，我国将建成线路长度约I. 2万km的高速铁路，而^一五”期间建成7000公里高速客运专线。按未来15年高速铁路将建设2万公里计算，将有约一万公里高速铁路区段处在多雷区、雷电活动特殊强烈地区，未来直接防雷设备投资约有10亿以上的市场规模，考虑到防雷系统直接保护的沿线牵引系统设备、电力贯通线路供电设备及通信信号系统设备，其潜在的被保护系统及设备在500亿的规模。避雷器作为电气化铁路接触网的防雷保护的重要装置，其状态的好坏直接影响着接触网的运行安全，而一旦避雷器发生问题，会引起严 重后果。为了能够及时发现避雷器的隐患，避免因事故造成巨大经济损失，必须对避雷器进行有效的性能优劣检测和状态诊断，因此电气化接触网避雷器的状态监测研究势在必行。
实用新型内容为了解决现有技术中避雷器没有进行较好的监测，不能及时发现异常现象和事故隐患，从而产生容易产生事故，造成较大经济损失的问题，本实用新型提供了一种接触网避雷器性能在线监测系统，可以在不停电的情况下随时了解避雷器的运行性能，能够更清晰、准确和方便地对避雷器的性能优劣进行检测判断，及时发现异常现象和事故隐患，以采取有效预防措施，防止事故发生或扩大造成更大的经济损失，保证其在良好的状态下运行。为了解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是一种接触网避雷器性能在线监测系统，包括感应传感器、数据采集器、数据处理器和上位机，其特征在于所述感应传感器与数据采集器相连接，所述数据采集器通过光纤通信与数据处理器相连接，所述数据处理器通过连接线与上位机通讯接口相连接。前述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器包括电压传感器、电流传感器、第一放大调理电路、第二放大调理电路、A/D转换电路、相位检测预处理电路和微处理器，所述电压传感器依次通过放大调理电路、相位检测预处理电路与微处理器连接，所述电流传感器与第二放大调理电路连接，所述第二放大调理电路输出端分别与相位检测预处理电路输入端和A/D转换电路输入端连接，所述相位检测预处理电路输出端和A/D转换电路输出端与微处理器连接。前述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器工作电源为超级电容，所述超级电容由避雷器泄漏电流充电。前述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器还包括显示电路，所述显示电路与数据采集器相连接。前述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器内设置有ZigBee通信模块，所述数据处理器内设置有ZigBee通信模块，所述两个ZigBee通信模块相互通讯。前述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述微处理器采用MSP430 芯片。本实用新型的有益效果是I、本实用新型整个监测系统采用低功耗处理避雷器在线监测系统采用低功耗微处理器MSP430，以满足低功耗电池供电的要求，该处理器的功耗很低，系统正常工作时，其功耗在280uA-350uA,在休眠模式时，功耗在3. 5uA_5. 5uA。2、本实用新型利用总泄漏电流作为监测系统的供电电能，不需外部提供电源，从监测总泄漏电流的电流互感器CT的二次侧取电并存储在超级电容内，给监测系统供电。3、本实用新型数据传输采用光纤通信，具有以下优势1)通信容量大、传输距离 远；2)信号串扰小、保密性能好；3)抗电磁干扰、传输质量佳；4)光纤尺寸小、重量轻，便于敷设和运输；5)材料来源丰富，环境保护好；6)光缆适应性强，寿命长。
图I是本实用新型接触网避雷器性能在线监测系统结构示意图。图2是本实用新型数据采集器的电路框图。图3是本实用新型数据传输的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。如图I所示，一种接触网避雷器性能在线监测系统，包括感应传感器、数据采集器、数据处理器和上位机，所述微处理器采用MSP430芯片。所述感应传感器与数据采集器相连接，所述数据采集器通过光纤通信与数据处理器相连接，所述数据处理器通过连接线与上位机通讯接口相连接。如图2所示，数据采集器包括电压传感器、电流传感器、第一放大调理电路、第二放大调理电路、A/D转换电路、相位检测预处理电路和微处理器，所述电压传感器依次通过放大调理电路、相位检测预处理电路与微处理器连接，所述电流传感器与第二放大调理电路连接，所述第二放大调理电路输出端分别与相位检测预处理电路输入端和A/D转换电路输入端连接，所述相位检测预处理电路输出端和A/D转换电路输出端与微处理器连接。数据采集器工作电源为超级电容，所述超级电容由避雷器泄漏电流充电。数据采集器还包括显示电路，所述显示电路与数据采集器相连接。如图3所示，在数据采集器内设置有ZigBee通信模块，所述数据处理器内设置有ZigBee通信模块，所述两个ZigBee通信模块相互通讯。数据采集器或数据处理器发送端首先要把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在数据处理器或数据采集器接收端收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。感应传感器采集到避雷器状态的特征信号，经过去噪、滤波、AD转换等相关的信号处理，微处理器采集到该特征信号并计算处理，得到避雷器泄露电流和阻性电流。然后通过光纤传到数据处理器，将光信号转变为电信号，转变后的电信号经过RS232传输至上位机数据接收处理器中，上位机数据处理器接收到数据之后，存储数据、显示数据并通过界面展现数据的变化规律，再进行后续处理。本实用新型在数据传输模块是将监测处理后的数据传输到上位机监测IED以便后续的分析，设计中的数据传输模块应具有三种工作模式1)发送模式、2)接收模式、3)休眠模式。数据传输时，传输模块处于高功耗的发送或接收模式，而上位机通过实时评估避雷器的泄露电流变化水平，根据判决结果，将数据接收发送模块转入休眠状态从而大大减低了功耗。根据需要，也可通过控制电路对感应传感器实现随时唤醒，休眠等状态的调整。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员 应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种接触网避雷器性能在线监测系统，包括感应传感器、数据采集器、数据处理器和上位机，其特征在于所述感应传感器与数据采集器相连接，所述数据采集器通过光纤通信与数据处理器相连接，所述数据处理器通过连接线与上位机通讯接口相连接。
2.根据权利要求I所述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器包括电压传感器、电流传感器、第一放大调理电路、第二放大调理电路、A/D转换电路、相位检测预处理电路和微处理器，所述电压传感器依次通过放大调理电路、相位检测预处理电路与微处理器连接，所述电流传感器与第二放大调理电路连接，所述第二放大调理电路输出端分别与相位检测预处理电路输入端和A/D转换电路输入端连接，所述相位检测预处理电路输出端和A/D转换电路输出端与微处理器连接。
3.根据权利要求2所述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器工作电源为超级电容，所述超级电容由避雷器泄漏电流充电。
4.根据权利要求3所述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器还包括显示电路，所述显示电路与数据采集器相连接。
5.根据权利要求4所述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述数据采集器内设置有ZigBee通信模块，所述数据处理器内设置有ZigBee通信模块，所述两个ZigBee通信模块相互通讯。
6.根据权利要求5所述的一种接触网避雷器性能在线监测系统，其特征在于所述微处理器采用MSP430芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种接触网避雷器性能在线监测系统，包括感应传感器、数据采集器、数据处理器和上位机，其特征在于所述感应传感器与数据采集器相连接，所述数据采集器通过光纤通信与数据处理器相连接，所述数据处理器通过连接线与上位机通讯接口相连接。本实用新型解决了现有技术中避雷器没有进行较好的监测，不能及时发现异常现象和事故隐患，从而产生容易产生事故，造成较大经济损失的问题，提供了一种接触网避雷器性能在线监测系统，能够更清晰、准确和方便地对避雷器的性能优劣进行检测判断，及时发现异常现象和事故隐患，以采取有效预防措施，防止事故发生或扩大，保证其在良好的状态下运行。
文档编号G01R31/00GK202471869SQ20122012701
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者张金波, 陈振娇 申请人:河海大学常州校区